17.4 : Struktura benzenu: model Kekulé’a

W 1865 roku August Kekulé’a zasugerował strukturę benzenu zgodnie ze strukturalną teorią chemii organicznej opartą na trzech twierdzeniach - wzór benzenu to C_6H_6, wszystkie wodory benzenu są równoważne, a każdy węgiel musi mieć cztery wiązania ze względu na jego tetrawalencję.

Zaproponował, że benzen ma cykliczną strukturę składającą się z sześciu atomów węgla przyłączonych do jednego atomu wodoru każdy, z trzema naprzemiennymi wiązaniami pi.

Według jego modelu muszą istnieć dwa izomery dla 1,2-dipodstawionych pochodnych benzenu, jak pokazano na rysunku 2, gdzie w jednej strukturze dwa podstawione węgle są połączone wiązaniem podwójnym, ale wiązaniem pojedynczym w drugiej.

Udowodniono, że ta koncepcja Kekulé’a jest błędna, ponieważ dla 1,2-dipodstawionego benzenu znaleziono tylko jedną strukturę. Aby to wyjaśnić, stwierdził, że dwie formy benzenu znajdują się w szybkiej równowadze i że nie jest możliwe rozdzielenie tych dwóch związków.

Jednak taka równowaga nie istnieje i znaleziono tylko jedną strukturę dla 1,2-dipodstawionych pochodnych benzenu.

Benzen ma cztery stopnie nienasycenia, co stanowi jeden pierścień i trzy wiązania pi. Jednak benzen nie ulega reakcjom addycji, w przeciwieństwie do innych nienasyconych węglowodorów, takich jak alkeny i alkiny. Na przykład etylen ulega reakcji addycji z bromem, tworząc dibromek etylenu, ale benzen nie.

Benzen reaguje z bromem, tworząc bromobenzen poprzez reakcję podstawienia w obecności bromku żelaza kwasu Lewisa.

Główną wadą modelu Kekulé’a jest to, że nie udało mu się wyjaśnić tej niezwykłej reaktywności benzenu w porównaniu z innymi nienasyconymi węglowodorami, takimi jak alkeny i alkiny.